Gleitlager-Reibleistung
Berechnet Reibkraft, Reibmoment und Reibleistung eines Gleitlagers aus einem vorgegebenen Reibwert, Last, Durchmesser und Drehzahl -- der Reibwert selbst ist ausdrücklich ein erforderlicher Eingabewert, kein universeller Kennwert.
Formel
PR = μ · F · u (äquivalent: M = μ·F·d/2, PR = M·ω)
Reibkraft und Reibmoment folgen direkt aus dem Reibwert μ und der Last F; die Reibleistung ergibt sich entweder aus Reibkraft mal Gleitgeschwindigkeit oder äquivalent aus Reibmoment mal Winkelgeschwindigkeit. Beide Wege liefern dasselbe Ergebnis und werden hier zur Kontrolle beide ausgegeben.
Was dieses Modell nicht zeigt
Der Reibwert μ ist keine Werkstoffkonstante, sondern hängt vom Schmierungsregime ab (Stribeck-Kurve: Grenzreibung, Mischreibung, Flüssigkeitsreibung), und damit von Viskosität, Geschwindigkeit, Last, Lagerspiel und Temperatur -- er muss aus Messung oder einer für den konkreten Betriebspunkt gültigen Herstellerangabe stammen. Die berechnete Reibleistung erzeugt zudem Wärme, die die Schmierfilmtemperatur senkt und damit die Viskosität verändert -- das verschiebt den Betriebspunkt (auch μ selbst) gegenüber dieser statischen Momentaufnahme; eine vollständige thermische Bilanz (Wärmeabfuhr über Gehäuse und Schmierstoff) ist ein eigener, hier nicht enthaltener Nachweis.
Rechenbeispiel
μ = 0,02 (angenommen für Mischreibung), F = 5.000 N, d = 50 mm, n = 1.500 min⁻¹. Reibkraft: 0,02 × 5.000 N = 100 N. Reibmoment: M = 100 N × 0,025 m = 2,5 N·m. Gleitgeschwindigkeit (wie Rechner 55): v ≈ 3,927 m/s. Reibleistung über Kraft: PR = 100 N × 3,927 m/s ≈ 392,7 W. Kontrolle über Moment: ω = 2π×1.500/60 ≈ 157,08 rad/s, PR = 2,5 N·m × 157,08 rad/s ≈ 392,7 W -- beide Wege stimmen überein.
Häufige Fehler
- Einen im Internet gefundenen 'typischen' Reibwert unbesehen für den eigenen Betriebspunkt übernehmen, ohne Schmierungsregime und Betriebsbedingungen zu prüfen.
- Reibleistung als konstant über die Betriebszeit annehmen, obwohl sich Viskosität und damit μ durch die entstehende Wärme ändern können.
- Reibmoment mit Reibkraft verwechseln (Faktor d/2 Unterschied, zusätzlich unterschiedliche Einheiten N vs. N·m).
Häufige Fragen
Woher bekomme ich den Reibwert μ?
Aus einer Messung am konkreten Lager oder aus einer Herstellerangabe, die für das vorliegende Schmierungsregime (Grenz-, Misch- oder Flüssigkeitsreibung), die Werkstoffpaarung und die Betriebsbedingungen gilt -- nicht aus einem allgemeinen Tabellenwert.
Was ist die Stribeck-Kurve und warum ist sie hier relevant?
Die Stribeck-Kurve zeigt den Reibwert μ als Funktion einer dimensionslosen Kennzahl aus Viskosität, Geschwindigkeit und Last. Sie macht sichtbar, dass μ je nach Betriebspunkt stark unterschiedlich ist (hoch bei Grenzreibung, niedrig bei Flüssigkeitsreibung) -- ein einzelner 'Reibwert' ist deshalb nur für genau einen Betriebspunkt gültig.
Warum stimmen die beiden Berechnungswege (Kraft×Geschwindigkeit und Moment×Winkelgeschwindigkeit) überein?
Beide sind mathematisch äquivalente Formulierungen derselben Leistung: PR = F_R·u = (F_R·d/2)·(u/(d/2)) = M·ω, da u = ω·d/2. Sie dienen im Rechner als gegenseitige Kontrolle.
Wie beeinflusst die Reibleistung die Viskosität?
Reibleistung wird in Wärme umgesetzt, die den Schmierfilm erwärmt und dessen Viskosität senkt (siehe Rechner 51/52). Eine niedrigere Viskosität verändert wiederum die Sommerfeldzahl und den erreichten Reibwert -- ein sich selbst beeinflussender (thermisch rückgekoppelter) Kreislauf.
Berechnet dieser Rechner die tatsächliche Betriebstemperatur des Lagers?
Nein. Er liefert nur die Reibleistung bei einem gegebenen, angenommenen Reibwert. Eine thermische Bilanz mit Wärmeabfuhr über Gehäuse, Schmierstoffdurchsatz und Umgebung ist ein eigener, hier nicht abgedeckter Berechnungsschritt.
Wie hängt die Reibleistung mit der PV-Kennzahl zusammen?
Der PV-Wert (Rechner 56) ist ein überschlägiger, flächenbezogener Indikator für die thermische Beanspruchung ohne bekannten Reibwert. Die Reibleistung hier ist die tatsächliche, absolute Verlustleistung, sobald ein konkreter Reibwert bekannt ist -- eine genauere, aber datenintensivere Kenngröße.